Question

3．（1）实事证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是A．
A．CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜0
B．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0
C．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据（1）中所选反应设计一个原电池，其负极电池反应式为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（3）燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置．燃料电池的能量转化率理论上可高达85%～90%（现在实际已达到40%～60%）．CO、CH₄、C₂H₅OH是常用的燃料，它们每1mol分别完全燃烧生成CO₂（g）及H₂O（l）时，放出的热量依次为283.0kJ、890.3kJ、1366.8kJ．相同质量的这3种燃料，完全燃烧时放出热量最多的是CH₄（填写物质的化学式）．

Answer 1

分析 （1）能设计成原电池的反应必须是放热反应，同时必须是氧化还原反应；
（2）燃料电池中，负极上投放燃料，正极上投放氧化剂，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
（3）根据CO、CH₄、C₂H₅OH的相对分子质量分别为28、16、46和每1mol分别完全燃烧生成CO₂（g）及H₂O（l）时，放出的热量依次为283.0kJ、890.3kJ、1366.8kJ，计算1gCO、CH₄、C₂H₅OH完全燃烧时，放出热量进行比较．

解答 解：（1）能设计成原电池的反应必须是放热反应，同时必须是氧化还原反应，
A．该反应是氧化还原反应且属于放热反应，故A正确；
B．该反应不是氧化还原反应，故B错误；
C．该反应不是氧化还原反应，故C错误；
故选：A；
（2）燃料电池中，负极上投放燃料，正极上投放氧化剂，负极上一氧化碳失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案为：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）CO、CH₄、C₂H₅OH的相对分子质量分别为28、16、46，又因为它们每1mol分别完全燃烧生成CO₂（g）及H₂O（l）时，放出的热量依次为283.0kJ、890.3kJ、1366.8kJ，所以1gCO、H₂、CH₄、C₂H₅OH完全燃烧时，放出热量分别为：$\frac{283}{28}$，$\frac{890.3}{16}$，$\frac{1366.8}{46}$，则相同质量的以上四种燃料，完全燃烧时放出热量最多的是CH₄，故答案为：CH₄．

点评 本题以原电池、电解池原理为载体考查了原电池的设计、金属的腐蚀与防护，注意能设计成原电池的反应必须是放热反应，同时必须是氧化还原反应．